自蔓延高温烧结制备钛锡碳结合剂金刚石复合材料

采用自蔓延高温烧结(SHS)技术,以Ti/Sn/石墨/Diamond粉体为原料,制备了Ti2SnC结合剂金刚石复合材料。研究了金刚石粒径和质量分数对试样的物相组成与金刚石表面显微形貌的影响。研究结果表明:2Ti/Sn/C试样反应后生成Ti2SnC,同时生成TiC,剩余一定量Sn。添加不同粒度(M10/20、120/140、80/100和30/40)的金刚石后,Ti2SnC含量有所下降。金刚石表面会形成TiC与Sn构成的涂层。随着金刚石质量分数(120/140)的增加,样品中Ti2SnC的形成相应地受到抑制,同时金刚石与基体结合也变差,当金刚石质量分数为40%时,金刚石表面无法形成良好的涂覆。     

利用高温自蔓延合成反应连接TiAl化合物

作为高温结构材料,国内外的冶金、加工和材料科技工作者都在致力于开发金属间化合物TiAl,关于它们在高温下具有极好强度/重量比的报道愈来愈多.随着这类材料研究的深入发展,也看清了它们的一些不足之处,其中包括塑性低和抗氧化能力差等.许多人试图改善Tial金属间化合物的性能,克服它们固有的一些缺点,机械合金化和改变晶体组织都是有效的措施.例如,通过TiAl的表面改性就能够提高抗氧化能力.由于TiAI的塑性低,所以对于这类材料的实际应用来说,建立连接工艺规程也是必不可少的.然而,关于钛铝化合物连接方面的报道尚少.R.A.Pattcrson及其同事试验了电子束可焊性.结果表明,不能够很容易地避免焊缝出现裂纹现象.Y.Nakao及其同事研究了扩散连接Ti-36wt%Al合金的可能性,这种材料几乎是由γ(TiAl)相组成的.结果得出,这种工艺包括在1573K     

自蔓延高温合成法制备金刚石工具材料研究现状

金刚石工具多采用热压烧结法制备,但此方法存在能耗高、结合剂对金刚石的把持力弱、石墨模具污染环境等缺点。自蔓延高温合成法(SHS)不仅具有高效、节能的优点,而且反应过程中产生的瞬时高温有助于金刚石表面形成碳化物,能使结合剂与金刚石形成化学冶金结合。因此,SHS制备金刚石工具受到广泛关注。本文首先基于相关体系的热力学参数(绝热温度),分析了SHS制备金刚石工具的可行性;综述了原料配比、稀释剂、金刚石浓度及排布方式、引燃方式及碳化物的形成等因素对Ni-Al、Ti-Al及Fe-Al体系SHS制备金刚石工具材料的影响;然后,对比了所制得的金刚石工具材料的性能。最后,展望了SHS制备金刚石工具材料潜在的研究方向,提出了抑制SHS反应过程中金刚石石墨化的方法。     

自蔓延高温合成（SHS）金刚石——一种新的生产方法

自蔓延高温合成（ＳＨＳ）金刚石──一种新的生产方法为了发展和改进金属切削刀具、岩石钻探工具以及石材锯切工具，有必要探索一些新的方法用来生产大规格尺寸的金刚石制品。采用超高压高温技术（如常规的金刚石合成方法）很难生产出直径大于４０ｍｍ的产品。采用低共熔...     

金刚石对Ni-Al自蔓延反应过程的影响

本研究主要针对Ni-Al自蔓延反应燃烧过程和加入金刚石磨料后的变化,其反应产物的微观形貌,以及SHS反应后金刚石的表面特征及强度的变化进行的探讨。结果表明:添加含量大于15%的金刚石时,Ni-Al体系的燃烧波速度和燃烧温度均随金刚石含量的增大而降低,呈现出振荡燃烧模式。添加含量小于15%的金刚石时,Ni-Al体系燃烧波速度和燃烧温度影响不大,呈现出稳态燃烧模式。添加20%金刚石Ni-Al体系的SHS反应产物主要有NiAl、Ni2Al3、Ni3Al和NiAl3。SHS反应的瞬时高温使一部分金刚石表面由黄色变成了褐色或黑色,且在金刚石表面产生了较多蚀坑,而蚀坑表面由很多球状颗粒。金刚石的平均抗压强度比SHS反应前降低了23%。     

成分配比对自蔓延高温合成Ni-Al金属间化合物的影响

以镍粉和铝粉为主要原料,采用自蔓延高温合成技术,制备Ni-Al金属间化合物。研究了成分配比对热爆反应的影响,绘制了热爆反应曲线,分析了热爆反应机理及产物的显微组织特征。研究结果表明:成分配比和压坯密度对热爆反应均有不同程度的影响。增加Al含量、加大压坯密度都会缩短热爆起始时间、降低热爆起始温度;反应起始温度低于Ni-Al系的最低共晶温度(640℃)。本文初步确定了Ni-Al系的热爆反应是由固固扩散反应引发的。Ni-32Al的反应产物为均一的NiAl相。     

成分配比对自蔓延高温合成Ni-Al金属间化合物的影响

以镍粉和铝粉为主要原料，采用自蔓延高温合成技术，制备Ni-Al金属间化合物。研究了成分配比对热爆反应的影响，绘制了热爆反应曲线，分析了热爆反应机理及产物的显微组织特征。研究结果表明：成分配比和压坯密度对热爆反应均有不同程度的影响。增加Al含量、加大压坯密度都会缩短热爆起始时间、降低热爆起始温度；反应起始温度低于Ni-Al系的最低共晶温度（640℃）。本文初步确定了Ni-Al系的热爆反应是由固固扩散反应引发的。Ni-32Al的反应产物为均一的NiAl相。     

金属-陶瓷复合材料自蔓延高温合成的燃烧动力学特征

对三元体系自蔓延高温合成金属-陶瓷复合材料的燃烧动力学特征进行了分析。通过计算该类体系稳定态燃烧波速度．得出了燃烧波速度的渐近表达式。结果表明,燃烧波速度在金属相的含量一定时出现极大值,与实验结果相吻合。     

镀覆金属对金刚石性能的影响及其在自蔓延高温中的变化

通过扫描电子显微镜和X射线衍射分析研究了经盐浴镀Ti和化学镀Ni和Cu处理的人造金刚石表面形貌、镀层界面的结构和组成，并研究了镀膜金刚石在Ni—Al自蔓延高温反应体系中的变化。发现盐浴镀Ti的金刚石的镀层界面结构致密；镀膜金刚石可以经受Ni—Al自蔓延高温并保持较好的形态。     

TiC-Cu复合材料自蔓延高温合成中的显微结构演变

用燃烧波前沿淬熄法研究了自蔓延高温合成(SHS)TiC-Cu复合材料的显微结构演变,用扫描电子显微镜(SEM)观察了燃烧反应中原始粉、反应区和产物区的显微结构,用能谱仪(EDX)分析了各微区的成分变化,测量了燃烧温度Tc,并用XRD分析了反应产物的相组成.结果表明,自蔓延高温合成(SHS)TiC-Cu复合材料的机理为溶解-析出机制.铜粉与钛粉的固态扩散导致低熔点Ti-Cu熔液形成,Ti、Cu、C粉粒逐渐向Ti-Cu熔液中溶解,当Ti-Cu-C熔液中的Ti和C浓度饱和时,从中析出TiC颗粒,同时形成粘结TiC颗粒的Cu基体.     

升温速度对自蔓延高温合成Al／TiC复合材料的影响

利用自蔓延高温合成的热爆方式，采用Ｔｉ、Ｃ和Ａｌ三种粉末原料，合成了Ａ１／ＴｉＣ复合材料。研究了升温速度对试样的尺寸变化、热爆开始温度、反应最高温度、产物的相组成、密实度以及微观结构的影响     

自蔓延高温合成CaB6的基础研究

估算了CaB6的标准生成熔、恒压热容、标准熵值.通过计算CaO-B2O3-Mg反应体系的绝热温度,确定了该体系自蔓延反应进行的可行性.利用自蔓延高温合成的优点,以CaO,B2O3和Mg为原料制备CaB6.对燃烧产物进行X射线衍射分析,从理论上确定了燃烧产物的浸出条件.实验证实了该工艺可行,并得到了理想的CaB6,产品纯度达96.82%.     

自蔓延高温合成(SHS)技术发展和应用

详细地叙述了自蔓延高温合成（ＳＨＳ）技术的基本原理,特点及国内外发展情况,并对ＳＨＳ工艺在工业领域中应用的情况进行了介绍。     

TiC-Ti复合材料自蔓延高温合成中的组织转变

用燃烧波淬熄法研究了TiC-Ti金属陶瓷自蔓延高温合成（SHS法）中的组织转变和反应机理。淬熄试样中保留了未反应区、反应区及已反应区。用扫描电子显微镜观察了燃烧反应中的显微组织转变过程，用能谱仪分析了各微区的成分变化，测量了燃烧温度Tc，并用XRD分析了反应产物的相组成。实验结果表明：TiC-Ti复合材料的自蔓延高温合成机理可以用溶解-析出机制来描述：Ti首先部分熔化，C溶解在Ti液中，并和Ti发生反应生成TiCx，随着温度的升高，TiCx熔化，形成Ti-C熔体，在降温过程中，细小的TiC大量从Ti-C熔体中析出并聚集，最终形成TiC增强Ti基复合材料。     

自蔓延烧结法制备Al_4C_3涂覆金刚石复合材料

采用Ti/Al/石墨/金刚石粉体为原料,通过自蔓延高温烧结技术制备铝-碳化钛基结合金刚石复合材料,制备了Al-TiC结合剂金刚石复合材料,在金刚石表面合成了碳化铝涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)结合能谱仪(EDS)分析试样。研究结果表明:各种原料经自蔓延高温烧结后,产物主相为Al、TiC和金刚石。同时,在金刚石表面形成了致密的Al4C3涂层,当Al质量分数较高时(80%),Al4C3涂层组织细小,约为1~5μm;随着Al质量分数减少至60%,Al4C3涂层组织粒度逐渐变大,同时析出较多5~20μm的花蕾状析出物。但是当Al质量分数较少(40%)时,金刚石易发生碎裂现象。     

自蔓延高温法在金刚石表面涂覆钛铝涂层的研究

采用Ti/Al/金刚石粉体为原料,通过自蔓延高温反应技术,制备了钛铝化合物结合剂金刚石复合材料。研究了不同原料配比和引燃温度对结合剂与金刚石结合状态的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析试样。研究结果表明:经700℃温度引燃,试样会发生自蔓延反应,生成钛铝化合物,并在金刚石表面形成涂层。当试样中金刚石的质量分数较低(25%),n(Ti)∶n(Al)=3∶1时,试样得到的涂层更致密,钛铝组织发育更好。     

NiAl／TiB_2复合材料的自蔓延燃烧合成

研究了Ｎｉ－Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ系统的自蔓延燃烧合成过程的物理－化学变化和微观结构变化．结果表明：影响合成过程的主要因素是ＴｉＢ_２掺量．微观研究发现：原位生长的ＴｉＢ_２颗粒的平均尺寸受合成温度影响，同时，在合成产物的表面有ＴｉＢ_２纤维生成，其数量和生长状态受生长空间的影响．     

自蔓延高温合成研究动态

概述了自蔓延高温合成技术的概念、起源和发展,分析了前苏联、美、日和我国的研究状况以及自蔓延高温合成技术的发展方向。     

自蔓延高温合成Cf／TiC-TiB2复合材料的力学性能研究

为提高TiC—TiB2复合材料的强度和韧性以拓宽其应用，用自蔓延高温合成结合准热等静压（SHS／PHIP）的方法制备了碳纤维质量分数分别为0％，1％，3％，5％，7％的Cr／TiC—TiB2复合材料。通过实验测定，随碳纤维含量的增加，Cf／TiC—TiB2复合材料的弯曲强度和断裂韧性都呈现先增加后降低的趋势。当碳纤维含量达到3％时，强度和韧性分别为406．12MPa和6．26MPa．m^1/2，均高于纯TiC-TiB2陶瓷。纤维的断裂、桥连和裂纹的偏转是复合材料的主要增韧机制。     

AlN陶瓷自蔓延高温合成

采用自蔓延高温合成工艺,在２０ ～１００ ＭＰａ 高压氮气条件下, 获得氮化完全、致密度接近８０ ％ 的ＡｌＮ 陶瓷。研究了稀释剂含量、氮气压力、毛坯初始空隙率等初始条件对产物转化率和致密度的影响。结果显示, 适量的稀释剂可获得高转化率和相对致密的ＡｌＮ 陶瓷, 稀释剂含量低于４０ ％ 时,由于熔融Ａｌ 团聚, 氮气渗透困难, 反应不完全, 且产物分层; 超过６０ ％ 时, 自蔓延反应不能进行。随着氮气压力增加, 反应转化率提高, 加上气相等静压作用, 有利于提高产物的致密度。当毛坯相对密度ρ０ ＝ ０ ．５９ 时, 可使产物获得较高的致密度, 过大或过小的毛坯相对密度都不利于产物致密度的提高。